中國電網2008年雨雪冰凍災害的警示

2023年12月2日發(作者：黑貝街的亡靈)

中國電網2008年雨雪冰凍災害的警示

作者：閔勇 夏清 曾嶸 魯宗相

清華大學電機工程與應用電子技術系

1. 序

2008年1月10日以來，中國南方大部分地區和西北地區東部出現了建國以來罕見的低溫、雨雪和冰凍天氣。由于范圍廣、強度大、持續時間長，此次極端天氣狀況造成電網和交通線大面積癱瘓，照明、通訊、供水、取暖等居民基本生活條件均受到不同程度影響，某些重災區甚至面臨斷糧危險。在此期間共有21個省（區、市、兵團）不同程度受災，災民過億，直接經濟損失達一千五百億元以上。

在嚴峻的形勢下，中共中央、國務院及時發出了抗災救災工作指示，強調要千方百計“保交通、保供電、保民生”。冰雪就是命令，電力行業各單位全力出動，采取多項措施，不惜一切代價，展開了一場對抗雨雪冰凍的全面應戰，緊緊依靠政府和群眾，積極搶修受損電網，全力確保受災地區電網安全運行和有序供電，滿足春運和百姓生活需要，把黨中央、國務院對災區群眾的關懷傳遞到千家萬戶，努力完成了“保供電”的搶險抗災工作。截至2008年2月29日17時，全國范圍電網因災停運電力線路已恢復89.5%，抗冰保電斗爭取得了階段性成果。

清華大學電機工程與應用電子技術系始終密切關注著這場抗冰雪、保供電的戰斗，深入思考這場災害對我們的啟示，希望為今后電力行業的可持續發展、提高電網的災害防御能力和緊急救助能力提供有力的智力支持。

2. 災害成因分析

此次低溫雨雪冰凍天氣之所以對電力系統造成了嚴重損害，其直接原因主要集中在兩個方面：

一是輸電線路的大面積破壞。截至2008年2月29日17時，全國范圍電網（包括國家電網公司系統、南方電網公司系統、地方電網及電廠送出自有線路）受損停運電力線路共36740條，因災停運的變電站共2016座，110-500千伏線路因災倒塔共8381基。惡劣的低溫雨雪冰凍天氣導致覆冰大大超過供電線路設防標準。按照正常的設計標準和國際通行的做法，我國500千伏輸電線路覆冰氣象的重現期按30年一遇設計。目前華中地區一般線路采用10～15mm覆冰設計，個別線段設計覆冰厚度采用20～50mm。華東地區覆冰厚度一般采用10mm設計，浙江個別山區覆冰厚度采用15mm。這次冰凍雨雪氣候平均的覆冰約在30～60mm，局部地區最大覆冰厚度達到80mm，使得鐵塔的垂直荷載和縱向張力大大地超過了其設計能力，導致了大量的倒塔事故。

二是煤、電、路三者的問題循環。煤電運的緊張形勢由來已久，實際上，在惡劣天氣到來之前，多個地區已由于電廠存煤量不足而出現了缺電。突發冰雪災害天氣后，冰雪對道路交通的破壞導致了電煤生產和運輸的阻礙，發電廠因燃料供應不足而停機的問題更加突出。2008年1月29日全國范圍內因燃料供應不足而停機共4171萬千瓦。大面積輸電線路損壞，阻礙了電氣化鐵路的運營，又恰逢春運高峰，導致在遇災初期運力嚴重不足，進一步加劇了電煤緊缺的局面。因此，我們應對長期淤積的煤電矛盾以及背后的體制性因素進行深刻的反思。

3. 思考與建議

在巨災面前，我們絕不能“頭痛醫頭，腳痛醫腳”，僅僅把目光放在抗災上。要痛定思痛，以巨災為警醒，以災后重建為契機，重新審視電力系統安全對國家安全的重要意義，重新審視“堅強的國家電網”中“堅強”的內涵應該是什么，重新審視我們的電網安全設計標準有無問題、建設過程有無偏頗，重新審視電力工業體制改革的道路。只有結合電力工業本身的特點，從宏觀社會經濟角度綜合分析電力系統這樣一個復雜巨系統的特性，才能正確認識電力工業中現存的問題，提出可行的解決方案。

3.1 要化危機為轉機，營造電力工業建設運營的和諧環境

現代社會對電力的依賴越來越大，電能的使用已遍及國民經濟及人民生活的各個領域，承擔著保障國民經濟正常運轉的重要職能。沒有電，就沒有現代社會文明，就沒有老百姓的安居樂業，甚至會引發社會穩定問題。因此，電力系統的安全可靠運行直接關系著國家安全。

與其他工業相比，電力工業具有自身的特殊性：由于電能不能大規模存儲，電力的生產與消費必須瞬時平衡，而且發電機的旋轉部件必須維持同步轉速，才能實現整個系統的穩定運行；過低、過高的頻率和電壓都將直接影響用戶的用電設備壽命、產品質量或服務質量。這種專業技術壁壘的存在增加了社會公眾了解電力工業的難度，導致在城市規劃中對電力走廊規劃不足甚至沒有，電力建設缺乏必要的政策支持，電網建設過程中征地拆遷阻力較大。同時，輸電線路通道的林木剪枝與砍伐手續辦理困難，費用巨大，也給電網運行維護工作造成了很大的困難。在此次抗災搶險的過程中，由于大量輸電線路建設在交通不便的崇山峻嶺之中，搶修人員和設備、物資進山十分困難，現場搶修工作異常艱難，嚴重影響了搶修進度。為此應營造電力工業建設及運營的和諧社會環境，廣泛宣傳電網的外在效益，引導社會民眾正確認識電力公共服務的重要性，正確認識電力生產的特殊性，將電力行業的安全穩定運行和有序發展上升到關系國計民生、涉及社會穩定的高度，為電源電網建設保駕護航。中央政府要在國土資源規劃中預留輸電走廊，地方政府要把電力工業建設納入到城市規劃的體系中來，由相關職能部門根據城市發展狀況合理安排周邊電源建設，開辟電網建設征地的綠色通道，營造電力工業建設和運行的和諧社會環境。

3.2 要更新觀念，高度重視電網“安全電源”的重要性

自然災害、戰爭、運行故障等風險無時無刻不在影響著電力系統的安全穩定運行。要減小風險，避免對特定能源資源、特定區域和輸電通道的依賴，應通過結構優化調整來提高電力系統的抗災性能。

發電廠是電力系統的“源”，這里源的含義，不僅僅指正常狀態下的供給負荷的電源，還包含事故狀態下電力系統的“安全電源”。在此次雨雪冰凍災害過程中，部分地區電網與主網解列運行的情況時有發生，個別省份一度發生大面積、長時間停電的事故，在最艱難的時期，一些地區依靠發電車、家用燃油發電機等勉強維持了基本的生活用電，凸顯出建設電網安全電源的重要性。

電網的安全電源，需要從電源、電網、用戶三個方面來籌措建設。電源方面，首先要考慮電源點在各個電壓等級的合理布局，保障各級電網在正常和事故狀態都有可用的電源。另外，抽水蓄能電站在日常電網調度運行中承擔削峰填谷的作用，在事故狀態也可作為系統的安全電源之一。電網方面，應當提高骨干、戰略通道的設計標準，保證電網關鍵通道的適度冗余，提高其可靠性和安全性水平。骨干戰略通道的強化建設可一定程度緩解煤電運的緊張形勢。坑口發電廠配合骨干戰略通道的遠距離輸電，能為各個區域電網提供遠方支援。此外，在用戶側建設就地安全電源是非常關鍵的手段。在出現非常規災害或者戰時攻擊的情況下，通過在負荷中心建設足夠的分布式電源，能夠在盡可能少地依賴外部條件的前提下有效保證居民最小能源供應和最基本生活條件。同時這種電源也是保障電網安全的重要設施和手段，支撐受端電網的電壓，提高供電可靠性，事故狀態下可作為電網恢復的啟動電源。為保障電網安全而建設的安全電源，應將其成本納入到整個電網運營成本之中。

3.3 要注重電網與電源的同步發展，更加科學地規劃電網

我國電網投資不足、建設相對滯后。我國電網建設與電源建設投資的比例約為3∶7，遠遠低于發達國家5∶5的水平。我國的電網發展相對滯后，特別是在一些局部電網中，存在以下突出問題：一是主網架結構較為薄弱，配電網老化，聯絡線多采用單回線的周邊聯網方式，暫態動態穩定形勢嚴峻；二是負荷中心動態無功電源支撐不足，電壓穩定問題嚴重；三是某些關鍵輸電通道線路和負荷中心降壓變載流能力不足；四是部分電網短路容量超過或接近開關遮斷容量。這些問題嚴重影響了電網的安全穩定水平，限制了電網的輸送能力，制約了電網更大范圍資源優化配置功能的發揮，也導致電網抵御巨災等風險的能力明顯不足，局部電網在緊急情況下可能無法得到異地的有力支援。在此次冰雪災害中，福建電網與華東電網之間僅有的兩條500KV聯絡線先后中斷運行，整個福建電網成為一個獨立的孤網；受災各省內，局部地區電網與主網解列運行的情況不時見諸報端，不少網架薄弱的地區也隨時面臨著解列的危險。出現這種局面，主要原因是此次災害程度遠遠超出電網原有的工程設計標準，但電網投資不足、建設相對滯后也是一個不可忽視的因素。

要注重電網與電源的同步發展，更加科學地規劃電網。電網輸送能力取決于各電壓等級電網中、輸送能力最小的那個電壓等級的輸送能力。任何一個環節出現問題，都可能使得電源出力嚴重受阻，影響人民生活和國民經濟正常運行。在下一階段的工作中，務必要“查漏補缺”，妥善處理提高現有電網輸送能力與電網安全穩定運行、電網經濟效益、跨區跨省電力電量平衡間的關系，加強電網的調度管理；要堅持合理分層、科學配合的原則，進一步優化電源布局和電源接入方式，合理配置不同電壓等級電網的大電源與就地小電源，合理配置各電壓等級電網的電源與負荷的平衡關系，使得高電壓等級電網出現故障時，對低電壓等級用電的影響減少到最小；要加強電源電網建設的相關工程技術標準研究，引入新技術提高線路傳輸能力，通過先進的信息和控制技術建立智能化的自愈性電網，提升電網的安全水平。通過實施以上措施，進一步加強電網與電源的協調建設和同步發展。

3.4 要實事求是，重新思考如何科學地實施主輔分離

根據電力體制改革的時間表，2002年“廠網分開”之后，完成電網公司的主輔分離改革是一項主要任務。在經歷近五年的延宕后，電力主輔分離的改革即將重啟帷幕，擬以重組方式組建兩家綜合性電力建設集團公司，將區域、省級電力勘測設計、施工、修造等輔業企業，按照一定的重組原則進行劃分后，分別進入這兩大電建集團公司。這是落實“十一五”電力體制改革實施方案的又一項舉措。

但我們應當看到，在此次冰雪災害中，各區域、省級設計院、送變電在其所屬電力公司的統一安排下加班加點24小時值守設計、搶修，為抗冰搶險做出了巨大貢獻。在肯定他們工作的同時，需要思考的是，如果這些單位都作為輔業被直接剝離，與電力運營系統互相獨立，那么，如果再次出現類似的災害天氣或重大事故，需要緊急協調、互相支援、同心協力的時候，是否還能像此次一樣組織有力、保障到位？我們認為，要將輔業單位區分為兩類：一類是技術性和專業性很強，直接服務于主業的，另一類是技術性和專業性相對較弱，易于在一般市場中獲得相應服務的。對于前一類輔業單位，應將其繼續保留在主業體系內，以確保電力主營業務隊伍的統一協調能力，避免協調成本，為抵御災害風險提供有力的組織保障。

3.5 要未雨綢繆，建設抗災型的電網

復雜性是現代電力系統的首要特征，而脆弱性和復雜性總是伴生的。現代社會，電力就像社會和經濟運行的馬達，沒有了電，一切便迅速陷入全面癱瘓。大面積停電事故造成的巨大經濟社會損失，是揮之不去的夢魘。提高電力系統的可靠性，成為社會的迫切需求；永遠不停電，是公眾的美好愿望。但是，從科學角度來說，100%的可靠性是一個可望而不可即的目標。可靠性的提高是需要付出成本的，尤其是在現今這個高價能源時代，電網安全的成本是異常高昂的。因此，要正確認識電力系統的事故風險，建設抗災型的電網，確保電力系統安全穩定運行和連續可靠供電。

要建設抗災型的電網，首先要提高部分電網的設計標準，強化骨干戰略通道的建設。此次冰雪災害告訴我們，當前的電網工程設計標準已經不能與抗御巨災的要求相適應，其中，冰雪災害程度遠遠超過輸電線路、桿塔特別是耐張塔的設防覆冰標準是造成倒塔的主要原因。因此，我們要加強對電網設防標準的研究，根據現實情況對標準進行適當調整和提高，為指導今后的電網建設提供可靠依據。如果以抗御巨災為目標，全面提高所有線路的設計標準，必將帶來非常高昂的造價，超過電價的承受能力。因此，目前比較合理的選擇，應該是尋找電網安全和電力廣大用戶承受能力的有機結合點，在重建過程中提高關鍵線路的工程設計標準，對重要用戶可以考慮實現來自不同方向電源的多路供電方式，滿足“N-1”甚至“N-2”的運行方式實現，從而大幅提升抗災能力；一般線路的設防標準則可以降低一些，允許在較大災害當中停運重修。

要建設抗災型的電網，還應科學制定各種災害的應急預案。首先，應評估電網有可能出現問題的關鍵環節，實施監控，例如在重災區設立觀冰站等，從而形成有效的災害預警機制。在此基礎上，要制定完善的應急預案，包括災害的分級標準、應對機制、權責分配、人員安排、救援措施、資源調配辦法以及通訊方式等等。在預案中，要提前做好各局部電網孤島運行的預案，確保即使在局部電網成為孤網的惡劣情況下，也能確保人們生活和重點用戶的供電，特別是通訊、交通等直接涉及搶險救災工作效率的部門，避免出現此次雨雪冰凍災害中通訊不暢、交通中斷的情況，確保抗災體系的正常運轉。通過以上措施，防患于未然。建立全社會統一的應急指揮平臺和電網內部的統一調度機制，保障在災害發生時能夠應對及時，措施得力，從而提升電網應對一次災害和一輪多次災害的能力。

4. 結語

這次雨雪冰凍災害重大災害既是對電力系統的重大考驗，也是針對電力工業發展當中存在的問題敲響了警鐘；帶來了巨大的損失，卻也給我們提供了一個審視自身發展的機會。認清問題本質，抓住關鍵因素，積累經驗教訓，著眼未來發展，我們一定能夠在冰融雪化之后，迎來電力工業發展的春天！

僅以此文表達我們對巨災之后電力工業發展的關注。